可調式專用內徑尺的設計

【摘要】內徑是孔類零件加工過程中的關鍵幾何尺寸，是加工過程中的必檢項。針對目前專用內徑尺檢測效率不足的問題，設計了一種可調式專用內徑尺。本文對設計方案進行了介紹，完成加工后通過試驗對可調式專用內徑尺的穩定性與檢測時間進行了分析，與傳統的專用內徑尺相比，可調式專用內徑尺在保持穩定性的同時，檢測時間更短。在保證檢測數據可信的同時，達到提高檢測效率的目的。

【關鍵詞】內徑尺寸檢測；測量器具；專用內徑尺

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.06.061

Design of Adjustable Dedicated Inner Diameter Gauge

ZHANG Bo， CHEN Bingfeng， LIANG Xiaofei， GUO Liang

（Materials Research Institute of ChinaAcademy of Engineering Physics， Youjiang 621700， China）

Abstract： The inner diameter is a critical geometric dimension in the machining process of hole-type components and is a mandatory inspection item during the manufacturing process. To address the current issue of insufficient detection efficiency of dedicated inner diameter gauges， a design for an adjustable dedicated inner diameter gauge has been proposed. This article introduces the design scheme and analyzes the stability and detection time of the adjustable dedicated inner diameter gauge after machining through experiments. Compared with traditional dedicated inner diameter gauges， the adjustable dedicated inner diameter gauge achieves shorter detection time while maintaining stability. This design aims to improve detection efficiency while ensuring the reliability of inspection data.

Keywords： inner diameter measurement； measuring instruments； dedicated inner diameter gauge

0引言

內徑尺寸是孔類零件的重要指標，也是孔類零件加工過程中的必檢項。常用的內徑測量工具有游標卡尺、內徑千分尺、內徑百分表[1]。游標卡尺使用內量爪可以測量內徑，量程能夠達到500 mm，分度值為0.01 mm，使用游標卡尺測量時，測量者使用卡尺存在阿貝誤差[1，2]。內徑千分尺量程能夠達到5000 mm，分度值為0.01 mm，接長桿越多，累計誤差越大，需要測量者憑手感控制測量力，存在阿貝誤差[3]。使用內徑百分表（千分表）時，需要更換測頭與被測內徑尺寸對應[4]。

目前，使用較多的內徑檢測量具為專用內徑尺，如圖1所示。

傳統的專用內徑尺存在檢測效率不高的問題，主要體現為：1）尺寸大，需要接較長測桿，操作不便。2）測頭寬，難定位至內徑測量位置。3）定位測量時，讀數較困難。傳統的專用內徑尺由于組裝連接時間長、測頭定位至測量位置耗時長，測量基本尺寸時也需要對量塊，導致整體檢測的時間長、效率低。因此，本文設計一種可調式專用內徑尺，將百分表通過彎塊和尺座與卡尺結合，達到快速定位測頭，快速校準，最終提高檢測的穩定性和效率的目的。

1方案設計實現

1.1方案設計

可調式專用內徑尺的設計圖如圖2所示，可調式專用內徑尺由卡尺、尺座、調節螺母、鎖定螺釘、彎塊、調節螺桿、百分表、測頭組成。卡尺與尺座之間通過齒輪齒條連接，尺座通過齒輪在尺座的齒條上移動，實現測量尺寸變化。彎塊與卡尺之間由齒輪齒條連接，彎塊通過齒輪在尺座的齒條上移動，限位尺座。通過調節螺母和調節螺桿實現測量尺寸校準的微調。通過鎖緊螺釘調節尺座位置。通過測桿與測頭實現內徑尺寸的測量。通過百分表顯示相對測量值。

可調式專用內徑尺的實物如圖3所示。

1.2檢測過程

可調式專用內徑尺的使用流程如圖4所示，包括內徑尺組裝、移動彎塊、校準、測量4個步驟。

1）內徑尺組裝

不使用時，尺座、彎塊等可以拆除放置在包裝盒中，使用時，需要將尺座、彎塊等安裝在卡尺上。每次測量安裝一次即可。

2）移動彎塊

根據備測尺寸移動彎塊，卡尺上有刻度線作為參考，可以依據其進行粗定位。通過粗定位將測頭移動到與被測尺寸相近的位置。

3）校準

選用與被測尺寸相同的內徑千分尺，調節微調螺母與螺桿，將百分表置零，完成校準、對表。

4）測量讀數

將可調式內徑千分尺的測頭和百分表測頭移動至被測尺寸位置，通過與對零值比較計算內徑，完成測量讀數。

測量過程中，通過反復進行2）～4）步的操作（即圖4中虛線框中步驟），即可完成對不同內徑的測量。

2試驗結果

為了比較可調式專用內徑尺、傳統內徑尺檢測結果的穩定性和檢測速度，使用兩把尺子對同一標準件的內徑Φ200 mm進行測量，比較測量結果。為了減少人員對檢測結果的影響，選擇能夠熟練使用兩種內徑尺的檢驗員進行測量操作。

2.1穩定性比較

檢驗員使用兩把尺子對同一位置測量10次，使用三坐標測量機測量同一位置內徑尺寸10次。測量數據如表1所示，測量結果如圖5所示。

通過圖5可以看出，使用傳統內徑尺與使用可調式專用內徑尺的測量結果均在200 mm附近，說明可調式專用內徑尺的測量穩定性能夠達到傳統內徑尺的水平。

2.2檢測速度比較

記錄檢驗人員10次檢測使用的時間，比較檢測速度。檢測速度如圖6所示。檢測時間見表2。

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從圖6中可以看出，使用可調式專用內徑尺消耗的時間比使用傳統內徑尺更少，檢測時間減少了33%。

通過試驗可以看出，使用可調式專用內徑尺的檢測結果在保持檢測穩定性的同時，提高了檢測效率。

3結束語

本文對可內徑檢測的背景進行了介紹，分析了傳統內徑尺在測量內徑時的缺點，針對其進行改進。設計了一種可調式專用內徑尺，對設計方案進行了敘述，通過試驗對可調式專用內徑尺的穩定性和檢測速度進行驗證。試驗表明，可調式內徑千分尺在保證檢測穩定性的同時，檢測使用的時間減少了33%，提高了檢測效率。

【參考文獻】

[1]何貢.常用量具手冊[M].北京：中國計量出版社，2005.

[2]陳文鈺.游標卡尺的常見誤差分析和故障調修[J].現代制造技術與裝備，2021，57（10）：153-156.

[3]徐曉東，楊斌.內徑千分尺示值誤差測量結果的不確定度分析[J].品牌與標準化，2021（2）：60-62.

[4]趙海.內徑百分表的使用與維護[J].湖南農機，2014，41（11）：19，62.

【作者簡介】

張博，男，1984年出生，高級工，研究方向為檢驗檢測及工裝夾具設計。

（編輯：于淼）